Общие представления о модели данных

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Базовые понятия реляционной модели данных

2. Общие представления о модели данных

3. Сущность и характеристика моделей данных (иерархическая, сетевая и реляционная)

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Начавшийся XXI век специалисты называют веком компьютерных технологий. Человечество вступает в принципиально новую информационную эпоху. Меняются все слагаемые образа жизни людей. Уровень информации становится одной из характеристик уровня развития государства.

Многие развивающиеся страны осознали на должном уровне те преимущества, которые нет с собой распространение и развитие информационно-коммуникационных технологий. И не у кого не возникает сомнений тот факт, что движение к информационному обществу , это своего рода путь , который направлен в будущее человеческой цивилизации.

На основании реляционной модели база данных представляет собой определенную совокупность таблиц, над которыми выполняются операции, которые формулируются в терминах реляционной алгебры и реляционного исчисления.

В реляционной модели операции относительно объектов базы данных обладают теоретико-множественным характером являясь ядром любой базы данных. Модель представляет множество структурных данных, ограничений целостности и операций манипулирования данными.

1. Базовые понятия реляционной модели данных

Основными понятиями свойственными для реляционных данных считаются тип данных, домен, атрибут, кортеж, первичный ключ отношение. Первоначально отметим смысл этих понятия на примере отношения «СОТРУДНИКИ», содержащего информацию относительно сотрудников некоторой организации[2 c.114]

Понятие тип данных соизмерим в реляционной модели данных с понятием типа данных в языках программирования. В современных реляционных базах данных имеет место хранение символьных числовых данных, битовых строк, а также специальных "темпоральных" данных, которые достаточно активно развиваются в процессе подхода к расширению возможностей реляционных систем.

Понятие домена обладает определенной спецификой для баз данных, хотя и обладают некоторой антологией с одтипами относительно некоторых языков программирования. Вообще домен определяется заданием некоторого базового типа, к которому имеет отношение элемент домена и произвольного логического выражения, нашедшего применение в элементе типа данных. В том случае, когда вычисление этого логического выражения представляет результат "истина", элемент является элементом домена.

Более правильной трактовкой понятия домена считается само понимание домена, как одного из допустимых потенциальных множеств значений данного типа.

Например, домен "Имена" в нашем случае на базовом типе срок символов он определен, но число его значений войдут только те сроки, которые способны изображать имя) такие сроки не могут начинаться с мягкого знака). Также необходимо отметить семантическую нагрузку понятия домена: только в том случае данные будут сравнимыми, когда будут иметь отношение к домену, но только одному

В нашем случае значения доменов "Номера пропусков" и "Номера групп", которые имеют отношение к типу целых числе,, не может быть сравнимым. Отметим, что в некоторых случаях в реляционных СУБД само понятие «домена» не находит применение, т.к. уже поддерживается в Oracle V.7.

Схема отношения представляет собой именное множество пар: что включает: имя атрибута, тип, но только в том случае, когда понятие домена не поддерживается. Степень «артность» представляет собой схемы отношения - это определенная мощность это множества.

При этом отношения «Сотрудники» будет равна четырем и считаться 4-арным. А если все атрибуты одного отношения определены на относительно разных доменах, использовать осмысленно для именования атрибутов имена соответствующих доменов, не забывая при этом , о том, что это считается только лишь одним из удобных способом именования и не предоставляет возможность для устранения различий относительно понятия домена и атрибута. Схема базы данных - это определенный набор схем отношений.

Кортеж, который соответствует данной схеме отношения представляет собой множество пар, которое находит отражение в вхождении каждого имени атрибута, принадлежащего схеме отношения.

"Значение" считается допустимым значением домена данного атрибута, в том случае, когда понятие домена не поддерживается. В результате степень кортежа, т.е. число определенных элементов совпадает с степенью соответствующей схемы отношения[5 c.257]

Кортеж - это набор именных значений заданного типа.

Отношение - это большое количество кортежей, которые соответствуют одной схеме отношения. В действительности, понятие схемы отношения ближе к понятию структурного типа данных в языках программирования было заголовком, а отношение как набор кортежей было телом отношения. Поэтому было бы логично разрешать определять схему отношения отдельно, а в последствии одно или несколько отношений данной схемой, но реляционных базах данных это не принято.

Имя схемы отношения относительно таких баз данных в большинстве случаев совпадает с именем соответствующего отношения-экземпляра. В классических реляционных базах данных после определенной схемы базы данных только отношения-экземпляры изменяются. Могут в них появляться новые и удаляться или изменяться существующие кортежи. Но в тоже время во многих реализациях находит место изменение схемы базы данных: определение новых и изменение уже существующих схем отношения, что принято называть эволюцией схемы базы данных.

Обычным представлением отношения считается таблица, заголовком которой считается схема отношения, а строками - кортежи отношения-экземпляра, в этом случае имена атрибутов именуют столбцами этой таблицы. В связи с этим иногда говорят " столбец таблицы", подразумевая " атрибут отношения". Как видно, основные структурные понятия реляционной модели данных (если не считать понятия домена) имеют очень простую интуитивную интерпретацию, хотя в теории реляционных БД все они определяются абсолютно формально и точно.

2. Общие представления о модели данных

По - разному можно охарактеризовать понятие модели данных. С одной стороны, модель данных является способом структурирования данных, которая можно рассматривать как некоторую абстрацию в отрыве от предметной области, а с другой стороны, это модель данных представляющая собой инструмент представления концептуальной модели предметной области и динамики ее изменения в вид базы данных[3 c.140]

Учитывая вышеуказанные стороны, определим основные структуры моделей данных, которые используются для предоставления концептуальной модели предметной области.

Элемент данных- наименьшая поименованная единица данных, которая используется для представления значения атрибута.

Запись - совокупность полей, которая используется для представления совокупности атрибутов сущности.

Экземпляр записи- запись с относительно конкретными значениями полей.

Агрегат данных- поименованная совокупность элементов данных находящихся внутри записи, которая рассматривается как единое целое.

Файл представляет собой поименную совокупность экземпляров записей относительно одного типа, который используется для представления однородного набора сущностей

Набор файлов- поименная совокупность файлов, которые обрабатываются в системе и используются для представления нескольких наборов сущностей. Понятие "группа" представляет собой обобщающее понятия "агрегат" и "запись". Группа- это поименная совокупность элементов данных, элементов данных и других групп Главным моментами в понятии концептуальной модели считается понятие связи относительно сущностей, где соответствующее понятие находит отражение в понятии "групповое отношение".

Групповое отношение - поименованное бинарное отношение, которое заданно на двух множествах рассматриваемых групп. Бинарные связи по характеру различают групповые отношения вида 1:1,1:M, M:1, M:N.

Пары чисел называют коэффициентами группового отношения , где один член группы назначается владельцем отношения относительного другой- членом. Для представления группового отношения используются две формы:

а) Графовая, где группы изображаются вершинами графа, связи между группами называются дугами, которые направлены от группы-владельца к группе-члену, где указаны имена отношения и коэффициента. По типу графов различают: - иерархическая модель- граф циклов дерево;

- сетевую модель - граф общего вида

б) табличная, предусматривающая связь между группами, которая изображается таблицей, столбцы у которой представляют ключи соответствующих групп, где используется математическое понятие отношения и называется она реляционной моделью.

Модель данных описывается следующим образом:

- определяются характер, тип структурных данных; - описываются правила относительно составления структур более общего типа из простых типов;

- описываются действия, которые возможны над структурами и правила согласно их выполнения, которые включают: - основные операции над данными; - операции обобщающего характера (процедуры); - средства контроля, которые необходимы для корректности ввода данных относительно простых условий[1 c.542]

-средства контроля относительно сложных условий корректности, связанных с выполнением определенных действий; В качестве основных операций в большинстве случаев рассматриваются поиск записи с заданным значением ключа. Также предусматриваются и специальные операции , связанные с установкой групповых отношений.

Обобщенные операции или процедуры - это последовательность операций, направлены на обработку данных. Процедуры инициируются СУБД автоматически, и могут запускаться пользователем, например процедура копирования базы данных, восстановления базы данных. Средства контроля находят применение в процессе реализации ограничений целостности концептуальной модели.

3. Сущность и характеристика моделей данных (иерархическая, сетевая, реляционная)

Сетевая модель данных

Большое влияние на разработку данного стандарта оказал американский ученый Ч.Бахман.

Основные принципы сетевой модели были разработаны в середине 60-х годов.

Сетевая модель данных определяется как и иерархическая, в тех же терминах, которая состоит из большого количества записей, являющиеся либо владельцами, либо членами групповых отношений. Запись этих отношений имеет вид 1:N. Основным различием является то, что в сетевой модели запись может быть членом множества групповых отношений. Согласно этой модели именуются групповое отношение и проводится определенное различие между его типом и экземпляром[1 с.48]

Тип группового отношения задается именем, и определяет общие свойства для всех приемлемых экземпляров данного типа. Экземпляр группового отношения это своего рода запись-владельца и множество подчиненных записей, при этом обладает ограничением: экземпляр записи не может быть членом нескольких экземпляров групповых отношений, т.е. не может работать в двух отделах.

Реализация осуществляется с использованием указателей, которые и устанавливают связь между владельцем и членом группового отношения. Поэтому наиболее распространенным способом является введение дополнительного типа записей, полями которой считаются указатели. Сетевая модель данных считается более общей по возможностям представления концептуальной модели.

Рисунок 1. Сетевая модель базы данных

К недостаткам сетевой модели можно отнести сложность получаемой концептуальной схему и большую трудоемкость в понимании схемы внешним пользователем[3 с.115].

Наиболее значимым недостатком считается "жесткость" получаемой концептуальной схемы. Так как связи закреплены в виде указателей, то при появления новых аспектов возникает необходимость установления новых связей между ними, что требует ведения новых указателей в записи, требующее изменения структуры базы данных и переформирования всей базы данных. Иерархическая модель данных

Она представляет собой одну из более ранних моделей данных, реализация групповых отношений осуществляется как и в сетевой модели посредством указателей и представляется в виде графа.

Но в отличие от сетевой модели здесь присутствует ряд особенностей:

1. Групповые отношения считаются отношения и соподчиненности.

2. Групповые отношения образуют иерархическую структуру, в которой имеется единственная особая вершина, которая называется корнем, в которую ни одно ребро не заходит, во все остальные вершины входит только одно ребро,, а исходит произвольное количество ребер, также отсутствуют циклы.

3. Иерархическая модель данных может представлять совокупность нескольких деревьев, которые в терминологии иерархической модели называются деревьями описания данных.

Рисунок 2. Иерархическая модель базы данных

Особенностью иерархической модели является то, что операция начинается с поиска корневой вершины, а недостатком является недостатки вышеуказанной сетевой модели, т.е.сложность получаемой концептуальной схему и большую трудоемкость в понимании схемы внешним пользователем. Реляционная модель данных

Указывая на все недостатки сетевых и иерархических моделей, необходимо сформулировать определенные требования к модели данных, это модель должна быть понятна пользователю, чтобы не затруднять пользование и быть доходчивой, для тех, кто не имеет особых навыков в программировании.

Таким образом, процесс, связанный с появлением новых аспектов направленного, на использование данных, которые будут необходимы при введении новых связей не должны приводить к реструктуризации всей модели и базы данных, и такой моделью является реляционная модель, которая в большинстве случаев называется табличной[5 с.88]

Основными понятиями, которые используются при реляционной модели также являются поле, запись и файл, при это структуру таблицы определяет структура записи, которая содержит записи соответствующего экземпляра. Понятие "таблица" данном случае соответствует понятию "файл" относительно модели данных.

В реляционной модели групповое отношение может представляться двум: при первом способе групповое отношение является дополнительной группой, и ее столбцами считаются определенные ключи групп-членов отношения. Следовательно, данная модель при любом способ будет представлять совокупность структур таблиц.

Для того, чтобы описать таблицу используют теоретико-множественное понятие, которое называется схемой отношения и обозначается R (А1,А2 и т.к. до бесконечно) .[4с.165]

Совокупность схем отношений, используемых для представления концептуальной модели, называется схемой реляционной базы данных, а текущие значения соответствующих отношений - реляционной базой данных.

Рисунок 3. Реляционная модель данных

В качестве основного недостатка реляционной модели можно указать дублирование информации при представлении связей.

Необходимо отметить, что большинство СУБД для персональных ЭВМ поддерживают именно реляционную модель данных. В качестве примеров таких наиболее распространенных СУБД можно указать все dBase-подобные системы, DB2, Paradox, Access, FoxPro, Oracle, MS SQL Server.

Заключение

Многие развивающиеся страны осознали на должном уровне те преимущества, которые нет с собой распространение и развитие информационно-коммуникационных технологий. И не у кого не возникает сомнений тот факт, что движение к информационному обществу, это своего рода путь, который направлен в будущее человеческой цивилизации.

Модель данных описывает некоторый набор родовых понятий и признаков, которыми должны обладать все конкретные СУБД и управляемые ими базы данных, если они основываются на этой модели. Наличие модели данных позволяет сравнивать конкретные реализации, используя один общий язык.

Хотя понятие модели данных является общим, и можно говорить о иерархической, сетевой, некоторой семантической и т.д. моделях данных, нужно отметить, что это понятие было введено в обиход применительно к реляционным системам и наиболее эффективно используется именно в этом контексте.

реляционный модель домен иерархический

Список используемой литературы

1. Кузнецов, С.Д. Базы данных. Модели и языки / С.Д. Кузнецов М.: ООО «Бином-Пресс», 2008. - 720 с.

2. Голицына О.Л., Основы проектирования баз данных. - М.: Форум, 2012. - 416 с.

3.Илюшечкин В.М.. Основы использования и проектирования баз данных. - М.: Юрайт, Юрайт, 2011. - 224 с.

4.Кириллов, В.В. Г.Ю. Громов Г.Ю.. Введение в реляционные базы данных (+ CD-ROM). - СПб.: БХВ-Петербург, 2009. - 464 с.

5.Дунаев В.. Базы данных. Язык SQL для студента. - СПб.: БХВ-Петербург, 2012. - 320 с.

Размещено на Allbest.ru